מאזן החומרים משמש לשליטה בייצור, להסדרת הרכב המוצרים ולביסוס הפסדי ייצור. בעזרת איזון החומרים ניתן לקבוע את המדדים הכלכליים של תהליכים טכנולוגיים ושיטות ייצור (הפסדי ייצור, מידת השימוש במרכיבי חלב, צריכת חומרי גלם, תפוקת המוצר המוגמר)
האיזון החומרי מבוסס על חוק שימור החומר, הכתוב מתמטית בצורה של שתי משוואות.
משוואה ראשונההוא מאזן חומרי הגלם והמוצרים המופקים ממנו
איפה Mעם , M G , M n - מסה, בהתאמה, של חומרי גלם, מוגמרים ומוצרי לוואי, ק"ג, פ- הפסדי ייצור, ק"ג.
לאחר העיבוד, מסת המוצרים המתקבלים קטנה מהמסה של חומרי גלם מעובדים. ההבדל ביניהם הוא הפסדי ייצור. הפסדי ייצור מתבטאים גם כאחוז מכמות חומרי הגלם המעובדים:
ואז משוואה (1) מקבלת את הצורה
(2)
משוואה שנייהאיזון החומרים מבוסס על מסת החומר היבש של חלב או רכיבים בודדים
אם החלקים המרכיבים של החלב אינם עוברים שינויים כימיים במהלך תהליכים טכנולוגיים, אזי הכמות שלהם בחומר הגלם צריכה להיות שווה לכמות במוצרי הלוואי המוגמרים. ניתן להרכיב את האיזון של חלקי החלב במהלך עיבודו באופן הבא:
(3)
איפה חעם , ח G , ח n הוא חלק המסה של מרכיבי החלב, בהתאמה, בחומרי גלם, במוצרי מוגמרים ובתוצרי לוואי, %; פח, - אובדן רכיבי חלב, ק"ג.
הפסדים מבוטאים כאחוז ממרכיבי החלב הכלולים בחומר הגלם:
איפה נ h - אובדן מרכיבי חלב, %.
לאחר החלפה פ h במשוואה (3), המשוואה השנייה של מאזן החומר תקבל את הצורה
(4)
אובדן מרכיבי חלב נח ואובדן חומרי גלם נ, מבוטאים באחוזים, שווים מבחינה מספרית.
ניתן לערוך את האיזון עבור כל חלק בחלב - שומן ו, מוצקי חלב מ, שאריות חלב רזה יבשות (SOMO) O. לפיכך, מאזן השומן במהלך הפרדת החלב
איפה ו M , ו sl , ו vol, - חלק המוני של שומן בחלב, שמנת וחלב רזה, בהתאמה, %; נ g – איבוד שומן במהלך הפרידה, %
לייצור אבקת חלב ומרוכז, ניתן לערוך את האיזון לפי שאריות החלב היבשות:
(5)
איפה M cg - מסת חלב מרוכז, ק"ג, מנ.מ , מ cg - חלק מסה של שאריות חלב יבשות, בהתאמה, בחלב מנורמל ומרוכז,%; נ c.v - איבוד מוצקים בייצור חלב מרוכז, %.
במשוואה (5) חסר מונח אחד, שכן בזמן עיבוי וייבוש, תוצר הלוואי (מים) אינו מכיל מוצקי חלב.
פתרון יחד את משוואות איזון החומרים הראשונה (2) והשנייה (4), ניתן לקבוע את מסת חומרי הגלם מהמוצר המוגמר עם הרכב ידוע של חומרי גלם, מוגמרים ותוצרי לוואי, או לקבוע את המסה של המוצר המוגמר ממסת חומרי הגלם:
(6)
(7)
(8)
חישובי חומר מבוצעים בדרך כלל תוך התחשבות בהפסדי ייצור. בחישובים משוערים, הם מוזנחים. המסה של חומרי גלם ומוצרי לוואי מוגמרים, לא כולל הפסדים, נקבעת על ידי הנוסחאות
(9)
(10)
(11)
יש צורך לקבוע את מסת השמנת לייצור 500 ק"ג חמאה, אם חלק השומן בחמאה הוא 78%, בשמנת - 38%, בחלב חמאה - 0.7%. הפסדים סטנדרטיים בהפקת נפט הם 0.6%.
כדי לפתור את הבעיה, אנו משתמשים בנוסחה (7):
ניתן לקבוע את מסת המוצר המוגמר לפי חומרי גלם או את מסת חומרי הגלם לפי המוצר המוגמר הן לפי השיטה האלגברית (לפי נוסחאות) והן לפי השיטה הגרפית (לפי משולש החישוב).
המהות של שיטת החישוב באמצעות משולש היא כדלקמן. בקודקודי המשולש נרשם שבר המסה של אחד ממרכיבי החלב הכלולים בחומר הגלם חעם, מוכן ח g וצד ח n מוצר.
חד בצדדים הפנימיים של המשולש
רשום את הערך של מסת חומרי הגלם טעם,
ח G - חעם ח G - ח n סיים ט g וצד M n מוצרים
Mפ M c מול המסה המתאימה
הם חלק המוני של החלק המרכיב של החלב
חעם M G ח n ka. בצדדים החיצוניים של המשולש
חעם - ח n יש את ערך ההפרש בין שברי המסה של חלקי החלב המרכיבים (הממוקמים בקודקודי המשולש), המתקבל על ידי הפחתת הערך הקטן מהערך הגדול יותר.
בהתאם לכלל המשולש המחושב, הם מרכיבים פרופורציה: היחס בין הצלעות הפנימיות לחיצוניות הוא ערך קבוע למשולש זה:
מיחס זה קבע את הערכים הנדרשים.
הרצאה 2. משוואות פיתוח פיקדון (חלק 1)
בעת חישוב אינדיקטורים לפיתוח שדה, המשוואות העיקריות הן:
- איזון חומרי,
- אופן פעולה טכנולוגי של בארות,
- זרימת נוזלים לבאר,
- תנועות בעליות.
הפתרון של מערכת משוואות זו מאפשר למצוא תבניות של תנועת נוזלים במשקע ובבאר.
משוואות איזון חומרים
משוואות מאזן החומרים משמשות לקביעת אינדיקטורים לפיתוח שדה, עתודות פיקדונות על סמך הנתונים על נפחי הגז והנוזל שנלקחו מהם.
על פי עקרון איזון החומרים, המסה הראשונית Mn של הנפט במאגר שווה למסת הנפט המופקת בזמן t Mdob ומסת הנפט שנותרה בגשר המאגר:
ניתוח פיתוח מאגר נפט וגז על בסיס נתוני שדה בשיטת איזון החומרים
הבה נציין את הנפח הכולל של החלק הרווי בנפט של המשקע כ-Vn, את נפח המאגר שנכבש על ידי מכסה הגז כ-Vg. בלחץ המאגר הראשוני שווה ללחץ הרוויה של נפט עם גז Psat, המקדם הנפחי של שמן bno, המקדם הנפחי של מכסה הגז גז bgo, תכולת הגז הראשונית של הנפט Г0.
כאשר נמשכו נפט (בתנאים סטנדרטיים) ומים Qv מהמאגר, לחץ המאגר הממוצע ירד לערך P. בלחץ P, המקדמי הנפח של שמן bn, gas bg, water bv, תכולת הגז של שמן G. במהלך בתקופת הפיתוח הנחשבת פלשו מי היווצרות Wv לפיקדון, וה-GOR הממוצע הסתכם ב-.
אנו משתמשים בשיטת איזון החומרים. המשקע בלחץ ובטמפרטורה הראשוניים של המאגר הכיל שמן Gн* bno. בזמן הפיתוח, כאשר הלחץ ירד לערך הנוכחי של Р, נפח הנפט הפך ל- (Gн? Qн) bн. כמות השמן הנבחר תיקבע:
השינוי בכמות הגז הפנוי במאגר ייקבע תוך התחשבות בנפחו המשתחרר מהשמן בירידה בלחץ.
בתחילת הפיתוח, כמות הגז הפנוי במאגר נקבעת לפי תכולתו במכסה הגז. אם הנפח היחסי של מכסה הגז מסומן ב
אז נפח הגז הפנוי במאגר יהיה GnbnoGsh, והכמות הכוללת של הגז, בהתחשב בנפח המומס בשמן, תיקבע על ידי הביטוי:
אם במהלך תקופת הפיתוח הנחשבת מופק מהמאגר גז יחד עם נפט (- מקדם הגז הממוצע לתקופה זו), אזי נפח הגז הפנוי במאגר בלחץ P יתבטא באופן הבא:
הירידה בנפח הגז הפנוי במאגר נקבעת על ידי ההפרש בין המאגרים שלו בזמן ההתחלתי ובלחץ הנוכחי:
נפח המים במאגר השתנה במהלך תקופת הפיתוח הנחשבת לפי הערך:
מאחר שלא נלקחים בחשבון שינויים מינוריים בנפח החלל הנקבוביות בתוך מאגר הנפט והגז במהלך תהליך הפיתוח, אנו מוצאים שסכום השינויים בנפחי הנפט, הגז החופשי והמים צריך להיות שווה לאפס. בהתחשב ב-(2.1), (2.2) ו-(2.3), אנו מגיעים לשוויון הביטוי:
ביטוי (2.3)
שוויון זה (ממוספר 2.4) הוא ביטוי כללי של מאזן החומר בפיתוח מרבץ נפט וגז מבלי לקחת בחשבון את השינוי בנפח הנקבוביות שלו מלחץ.
בואו נציג את הסימון:
"גורם נפח דו-פאזי" זה, התלוי בלחץ, מאפיין את השינוי ביחידת נפח הנפט והגז כאשר הלחץ יורד מלחץ המאגר הנוכחי ללחץ אטמוספרי. ברור, בלחץ המאגר הראשוני, מתי, ערך.
שינוי המשוואה (2.4) תוך התחשבות ב(2.5) מוביל לנוסחת החישוב של עתודות הנפט הראשוניות במאגר הנפט והגז:
אם למאגר לא היה קשר עם האקוויפר, אז המים לא היו יכולים לפלוש אליו () ולא היו נלקחים עם שמן (). במקרה זה, עתודות הנפט הראשוניות במאגר נפט וגז ייקבעו לפי הביטוי האחרון ללא מונח במונה שלו.
כדי להעריך את השפעתם של מנגנוני הרחבת מכסה הגז, חדירת גז מומס ומים למאגר על הפקת הנפט במהלך פיתוח מאגר נפט וגז, אנו מצמצמים את המשוואה האחרונה לצורה הבאה:
אם מחלקים את שני הצדדים של השוויון הזה בצידו הימני, נקבל ביטוי השווה לאחד:
המונה של המונחים בצד שמאל של הביטוי המתקבל מאפיינים, בהתאמה, את השינוי בנפח ההתחלתי של חלק הנפט של המאגר, מכסה הגז הראשוני ונפח המים האפקטיבי שנכנס למאגר. המכנה המשותף של כל המונחים מבטא את נפח המאגר של כלל הפקת הנפט והגז בלחץ המאגר הנוכחי. ברור שכל מונח מייצג חלק (מקדם השבת הנפט) בסך ההפקה מהמאגר, המתקבל באמצעות מנגנונים שונים. בסימון של פירסון, שהשיג לראשונה את המשוואה, אנו כותבים את הכמויות היחסיות של שמן שהופק עקב ביטוי של מצבים:
גז מומס:
הרחבת מכסה גז:
מצב מים:
דוגמה 2.1
הערכת עתודות נפט ראשוניות ומקדמי החזרת נפט של מרבצי נפט וגז.
הנפח הכולל של החלק הרווי בנפט של הפיקדון הוא Vn = 13.8 107 מ"ק, נפח המאגר שנכבש על ידי מכסה הגז הוא Vg = 2.42 107 מ"ק.
לחץ המאגר ההתחלתי, שווה ללחץ הרוויה של נפט בגז, =Pnas= 18.4 MPa; מקדם נפח של שמן בלחץ התחלתי bno = 1.34 m3/m3; מקדם מכסה גז נפחי 0.00627m3/m3; תכולת גז התחלתית של שמן = 100.3 מ"ק/מ"ק.
בעת הפקת מהפיקדון Qn = 3.18 106 מ"ק של נפט (בתנאים סטנדרטיים) ומים Qw = 0.167 106 מ"ק, לחץ המאגר הממוצע ירד ל- Р=13.6 MPa, תכולת הגז ירדה ל- Г = 75 מ"ק/מ"ק. בלחץ Р=13.6 MPa, המקדם הנפחי של שמן bн = 1.28 m3/m3, והמקדם הנפחי של גז bg = 0.00849 m3/m3, המקדם הנפחי של מים bv = 1.028. בתקופת הפיתוח התברר שה-GOR הממוצע הוא = 125 מ"ק/מ"ק; מים מאזור האקוויפר פלשו למאגר
Wv = 1.84 106 מ"ק.
בואו לחשב את עתודות הנפט הראשוניות. ראשית, אנו קובעים את הנפח ההתחלתי היחסי של מכסה הגז ואת הערך של מקדם הנפח הדו-פאזי באמצעות הנוסחאות המתאימות:
עתודות הנפט במאגר יהיו:
בתקופת הפיתוח הנחשבת, מקדם השבת הנפט עם ירידה יחסית בלחץ המאגר ב-26.1% היה:
פיתוח מרבץ נפט וגז בהיעדר קשר הידרודינמי עם פרשת המים (כמויות המים הפולשים והנמשכים שוות לאפס) והנתונים הראשוניים של הבעיה הקודמת יכולים להתבצע עם מאגרי נפט ראשוניים ונפט מקדם התאוששות m3, .
הבה נעריך את השפעתם של מנגנוני הרחבת מכסה הגז, חדירת גז מומס ומים למגבלות המאגר על הפקת נפט במהלך פיתוח מאגר נפט וגז עבור m3.
באמצעות הנוסחאות לעיל, אנו קובעים את הכמויות היחסיות של שמן המופק עקב ביטוי האופנים:
גז מומס:
הרחבת מכסה גז:
מצב מים:
סכום ההשתתפות של שלושה מנגנונים בהפקת נפט שווה לאחד. מעניין שברגע הנחשב של התפתחות המאגר, הצורה השלטת של אנרגיית המאגר היא אנרגיית הגז המשתחרר מהנפט המומס בו. בשל גורם זה הופקו 45% מהנפט. מנגנון עקירת הנפט על ידי מים מהווה 31% מהנפט המופק, 24% נלקחו עקב הרחבת מכסה הגז.
דוגמה 2.2.
חשב את מאגרי הגז במכסה הגז של מרבץ הנפט והגז ואת סך הפקת הגז ממנו, המבטיח נפח קבוע של מכסה הגז עם ירידה בלחץ הממוצע במשקע מטמפרטורת ההתחלה לטמפרטורת המאגר C. נפח המאגר הכולל שנכבש על ידי מכסה הגז הוא m3. נקבוביות ממוצעת, רוויה של נפח הנקבוביות במים קשורים, תכולת שמן מפוזר בנפח מכסה הגז. הצפיפות היחסית של הגז היא 0.66.
פִּתָרוֹן. הבה נקבע את נפח הגז במכסה הגז מנפח המאגר הידוע, נקבוביות ורוויה (במיליון מ"ק):
מקדם הנפח של הגז מחושב על ידי הנוסחה:
היכן לחץ המאגר הנוכחי הסטנדרטי והממוצע; טמפרטורה סטנדרטית (273K) וטמפרטורת היווצרות; מקדם דחיסת-על z.
בואו נמצא את הערכים של z. אז, בלחץ ההתחלתי z=0.914, וב-Ppl הנוכחי = 16.1 MPa, הערך של z הוא 0.892. אנחנו מקבלים:
bth, = 0.3663* 10-3*0.914*(374/22.1) = 0.00566 m3/m3.
bg \u003d 0.3663 * 10-3 * 0.892 * (374 / 16.1) \u003d 0.00759 m3 / m3.
כדי להעביר את נפח הגז ממאגר לתנאים סטנדרטיים, אנו משתמשים בערכים ההדדיים של המקדמי הנפח שהתקבלו:
176.7 מ"ק/מ"ק.
138.1 מ"ק/מ"ק.
עתודות גז ראשוניות בתנאים סטנדרטיים:
Gg. st \u003d 3.09 * 106 * 176.6 \u003d 545 * 106 m3
עם ירידה בלחץ המאגר, נפח מכסה הגז יגדל אם הגז לא ייסוג. על מנת שנפח מכסה הגז יישאר ללא שינוי, יש צורך לחלץ את כמות הגז הבאה:
לתנאי הבעיה יש לנו:
עד שנחשב בבעיה, כאשר הלחץ במאגר יורד ל-16.1 MPa, יש צורך לקחת 25.4% מהעתודות הראשוניות ממכסה הגז כדי שמידות מכסה הגז לא ישתנו.
משוואת איזון חומרים
על מנת לבצע חישובים של תהליכי פיתוח שדות נפט במצב אלסטי,יש צורך קודם כל להשיג משוואה דיפרנציאלית עבור משטר זה, כאשר לגזור מה יוצאים ממשוואת המשכיות המסה של החומר המסונן.
24. מצב גז מומס. מגוון מצבים (מצב גז טהור, מצב מעורב, מצב לחץ גז)
כאשר הלחץ יורד מתחת ללחץ הרוויה, מתפתח משטר גז מומס במאגר הנמצא בפיתוח. כאשר הרוויה של חלל הנקבוביות בגז חופשי המשתחרר מהשמן עדיין נמוכה, הגז נשאר בשמן בצורה של בועות. עם עלייה ברוויית הגז עקב ירידה מתקדמת בלחץ המאגר, בועות גז צצות תחת פעולת כוחות הכבידה, היוצרות הצטברות גז בחלק המוגבה של המאגר - מכסה גז, אם היווצרותו אינה נמנעת על ידי שכבות או הטרוגניות אחרת.
הגז המשתחרר מהנפט, מתרחב בלחץ הולך ופוחת, תורם לעקירת הנפט מהמאגר. משטר המאגרים בו מתרחשת עקירה כזו של נפט נקרא משטר הגז המומס. אם הייתה הפרדה של גז מנפט במאגר בכללותו ונוצר מכסה גז, משטר הגז המומס מוחלף בלחץ גז.
עם RRG, עתודות האנרגיה במאגר תלויות בכמות הגז המומס בנפט.
25 . סוגי הצפות מים ותחומי היישום שלהם. כיום, הצפת מים היא שיטת הגירוי האינטנסיבית והחסכונית ביותר, המאפשרת לצמצם משמעותית את מספר בארות ההפקה, להגדיל את קצב זרימתן ולהפחית עלויות ל-1 טון נפט מופק. שמן. בעזרתה בברית המועצות בתחילת שנות ה -80, יותר מ -90% מ שמן.
תלוי במיקום בארות הזרקה ביחס לפיקדון שמןלהבחין בין: קו מתאר, כמעט קו מתאר והצפה תוך קו מתאר. פיקדונות רבים משתמשים בשילוב של זנים אלה.
לולאה הצפה
|
|
קידום לא מספיק של מי מתאר בתהליך הפיתוח, לא מפצה על נסיגה שמןמהמרבץ, מלווה בירידה בלחץ המאגר וירידה בקצבי זרימת הבאר, הובילו להופעתה של שיטת הצפה בקצה. המהות של תופעה זו טמונה בחידוש מהיר של משאבי אנרגיה טבעיים המושקעים בקידום שמןאל הפנים מִבצָעִיבארות. לשם כך, לחץ המאגר נשמר על ידי שאיבת מים דרך בארות הזרקה הממוקמות בחוץ נושאי שמןחלקים מהתצורה היצרנית באזור התפוס במים (מאחורי קו המתאר החיצוני תכולת שמן) (איור 1). במקביל, קו ההזרקה מתוכנן במרחק מסוים מאחורי קו המתאר החיצוני של כושר נשיאת השמן. מרחק זה תלוי בגורמים כגון:
מידת החקירה של הפיקדון - מידת האמינות של קביעת המיקום של קו המתאר החיצוני תכולת שמן, אשר בתורו תלוי לא רק במספר הבארות שנקדחו, אלא גם בזווית הטבילה של התצורה היצרנית ובקביעות שלה;
· מרחק משוער בין בארות הזרקה;
מרחק בין קווי המתאר החיצוניים והפנימיים תכולת שמןובין קו המתאר הפנימי נושא השמן לבין השורה הראשונה של בארות ייצור.
ככל שמידת החקירה טובה יותר, כך נקבע באופן אמין יותר מיקומו של קו המתאר החיצוני תכולת שמן, ככל שהמאגר תלול ועקבי יותר, כך ניתן לשרטט את קו ההזרקה קרוב יותר לקו המתאר. המשמעות של דרישה זו היא להבטיח מפני הנחת בארות הזרקה בחלק הנושא הנפט של המאגר. ככל שהמרחק בין בארות ההזרקה גדול יותר, כך המרחק מקו המתאר הנושא שמן לקו ההזרקה צריך להיות גדול יותר. מילוי דרישה זו מבטיח את שימור צורת קווי המתאר תכולת שמןללא לשונות חדות של חדירת מים לתוך שמןחלק מהמאגר נגד בארות הזרקה והשגת אחידות התנועה של מגע המים-שמן (OWC).
יתרונות מערכת הצפת אקוויפר
הצפת קצה נותנת השפעה משמעותית ואין לה את החסרונות לעיל בפיתוח פיקדונות קטנים ובינוניים, כאשר אין יותר מארבעה גדות באר.
במהלך הצפה בקצה, המהלך הטבעי של התהליך אינו מופר, אלא רק מתעצם, ומקרב את אזור ההאכלה לפיקדון.
ניסיון בפיתוח שמןשדות המשתמשים בהצפת קצה הובילו למסקנות העיקריות הבאות:
1. הצפת קצה מאפשרת לא רק שמירה על לחץ המאגר ברמה הראשונית, אלא גם חריגה ממנו.
2. השימוש בהצפת קצה מאפשר להבטיח שקצב פיתוח השדה המרבי יגיע ל-5-7% מהעתודות הניתנות להשבה הראשוניות, להשתמש במערכות פיתוח עם פרמטר צפיפות דפוס באר של 20-60 10 4 מ"ר/באר בשעה גמר גבוה למדי שחזור שמן, מגיע ל-0.50 - 0.55 במאגרים הומוגניים יחסית ועם צמיגות שמןבתנאי מאגר בסדר גודל של 1-5 10 -3 Pa s.
3. בפיתוח שדות גדולים עם יותר מחמש שורות של בארות הפקה, להצפת קצה יש השפעה חלשה על החלקים המרכזיים, כתוצאה מכך שָׁלָלנמצא כי שמן מחלקים אלה נמוך. זה מוביל לכך שקצב הפיתוח של שדות גדולים באופן כללי לא יכול להיות גבוה מספיק עם הצפה בקצה.
4. הצפת שוליים אינה מאפשרת להשפיע על חלקים מקומיים בודדים של המאגר על מנת להאיץ את ההפקה מהם. שמן, השוואת לחץ המאגר במאגרים ושכבות ביניים שונות.
5. עם הצפה בקצה, חלק די משמעותי מהמים המוזרקים למאגר נכנסים לאקויפר שנמצא מאחורי קו המתאר תכולת שמןמבלי להוציא שמן מהמאגר.
שיטפונות
הצפה בקצה משמשת לתצורות עם חדירות מופחתת מאוד בחלק הקצה. עם זה, בארות הזרקה קָדוּחַבאזור המים-שמן של המאגר בין קווי המתאר הפנימיים והחיצוניים תכולת שמן(איור 2).
אורז. 2. ערכת מיקום באר עבור הצפת מים קרובה לקצה
היתרונות של הצפת מים קרובים הם ברורים. החלקים השוליים של המשקעים, עד לקו המתאר החיצוני של כושר נשיאת השמן, מאופיינים בעוביים קטנים נושאי שמןגזעים שאינם בעלי חשיבות מעשית להתפתחות. על מרבצי פלטפורמה גדולים, בארות הפקה אינן מונחות באזורים בעובי נמוך (1 - 3 מ').
שיטת הצפת המים הקרובה לקצה, בהשוואה לשיטות אחרות, אינטנסיביות יותר, אינה יכולה להבטיח את השגת הרמה המרבית תוך פרק זמן קצר. טֶרֶף, אך מאפשר פרק זמן ארוך יותר כדי לשמור על רמה יציבה גבוהה מספיק טֶרֶף.
הצפה בין לולאות
הושגו תוצאות של הצפה בקצה שמןמאגרים גרמו לשיפור נוסף בפיתוח שמןשדות והובילו לכדאיות השימוש בהצפת מים תוך לולאה, במיוחד שדות גדולים, עם חיתוך של שכבות על ידי שורות של בארות הזרקה לאזורים או בלוקים נפרדים.
במהלך הצפת מים בתוך לולאה, שמירה או שחזור של האיזון של אנרגיית המאגר מתבצעת על ידי שאיבת מים ישירות לחלק רווי הנפט של המאגר (איור 3).
ברוסיה משתמשים בסוגים הבאים של הצפת מים בלולאה:
חיתוך הפיקדון שמןשורות של בארות הזרקה באתרים נפרדים;
הצפה מחסום;
חיתוך לגושים נפרדים של התפתחות עצמית;
· הצפה בקשת;
הצפה נקודתית;
הצפה באזור.
אורז. 3. תכנית של מיקום באר במהלך הצפת מים בלולאה
מערכת הצפת המים עם חיתוך הפיקדון לאזורים נפרדים משמשת בשדות גדולים מסוג פלטפורמה עם אזורי נפט-מים רחבים. אזורים אלה מנותקים מהחלק העיקרי של המרבץ ומפותחים על פי מערכת עצמאית. על פיקדונות בינוניים וקטנים, הם נחתכים על ידי שורות של בארות הזרקה לגושים (הצפה בלוקים). רוחב השטחים והבלוקים נבחר תוך התחשבות ביחס בין צמיגות ואי המשכיות של שכבות (החלפה ליתולוגית) בגבולות של 3-4 ק"מ, מספר אי זוגי של שורות של בארות ייצור ממוקמות בפנים (לא יותר מ-5-7 ).
חיתוך לאזורים ולבלוקים נפרדים מצא יישום ברומאשקינסקי (23 שכבות של אופק D1, טטרסטן), ארלנסקי (בשקיריה), מוחנובסקי (אזור קויבישב), אוסינסקי (אזור פרם), פוקרובסקי (אזור אורנבורג), אוזנסקי (קזחסטן), פרבדינסקי , Mamontovsky, Zapadno-Surgutsky, Samotlorsky (מערב סיביר) ומרבצים אחרים.
הצפה נקודתית מופעלת כיום כאמצעי נוסף למערכת הצפת המים הראשית. זה מתבצע באזורים של הפיקדון, שמהם, בשל המבנה ההטרוגני של המאגר, האופי העדשתי של התרחשות גופי חול וסיבות אחרות, עתודות נפט אינן מפותחות.
זה יעיל יותר בשלב מאוחר יותר של הפיתוח. מיושם בתחומי טטריה, בשקיריה, פרם, אזורי אורנבורג וכו'.
הצפה סלקטיבית משמשת במקרה של פיקדונות עם הטרוגניות מאגר בולטת. הייחודיות של סוג זה של הצפה היא שבתחילת הבאר בוריאטעל רשת מרובעת אחידה ללא חלוקה ל מִבצָעִיובארות הזרקה, ולאחר מחקר ותקופת פיתוח מסוימת נבחרות מביניהם בארות ההזרקה היעילות ביותר. בשל כך, עם מספר קטן יותר, מיושמת מערכת ההצפה האינטנסיבית ביותר ומתקבלת כיסוי הצפה מלא יותר.
הצפה באזור מאופיינת בהזרקת מים מפוזרת למשקע על כל שטחו תכולת שמן. מערכות הצפת מים שטחיות לפי מספר נקודות הבאר של כל אלמנט פיקדון עם באר הפקה אחת במרכזו יכולות להיות ארבע, חמש, שבע ותשע נקודות, גם ליניאריות (איור 4).
|
|
אורז. 4 מערכות הצפה בשטח ארבע-(א), חמש-(ב), שבע-(C), תשע נקודות (d) וליניאריות (e, f) (עם אלמנטים נבחרים)
הצפת שטח יעילה בפיתוח מאגרים צפופים. היעילות שלו עולה עם הגדלת האחידות, עובי היווצרות, וגם עם ירידה בצמיגות. שמןועומק הפיקדון.
ניתן לחלק את הפיתוח של היסודות התיאורטיים לתכנון ופיתוח של שדות עיבוי גז וגז ל-4 שלבים.
בְּמַהֲלָךאנישלב(שנים שלפני המהפכה והשנים הראשונות לשלטון הסובייטי) נקדחו בארות בשדות גז שהתגלו בטעות בסביבתו המיידית של צרכן הגז. הקידוח של בארות עוקבות בוצע בסביבת הקודמות, ללא חיפוש מקדים, בכמות הדרושה לאספקת כמות הגז הנדרשת לצרכן. (מלניקובסקויה, מרבצי Melitonolskoye בסטברופול ומרבץ השריפות של דאגסטן).
שלב II החליף את שיטות הפיתוח המלאכותיות. בשלב זה יושמו שיטות אמפיריות גרידא לפיתוח שדות גז עם הרחבה מכנית של הפרקטיקה של פיתוח שדות נפט אליהם, וכן שיטות לפיתוח שדות גז בארה"ב.
שלב III מאופיין ביצירה ויישום של שיטות מבוססות מדעיות לניצול שדות גז. עבודה זו בוצעה במכון הנפט של מוסקבה. נ.מ. גובקין.
בהתבסס על התוצאות שהתקבלו, לצד מחקרים תיאורטיים נוספים, בוצעו ויושמו הפרויקטים הראשונים המבוססים מדעית לפיתוח שדות גז של קרן קויבישבגז ובהמשך בתחומים נוספים (שבלינסקי, סברו-סטברופולסקי, גזלינסקי ועוד). .
כתוצאה מעבודת המחקר של שלב III בפיתוח תורת הפיתוח של שדות גז, הושגה הצלחה משמעותית. נוצרו שיטות דינמיות גז לחישוב השינוי בזמן של המספר הנדרש של בארות גז, מאגר, לחצים תחתונים וראש בארות, שיטות משוערות לחישוב התקדמות קו המתאר או מי הקרקע במהלך פיתוח השדה בתנאים מונעי מים.
במקום המשטר הרווח בעבר של אחוז בחירה קבוע:
כאשר: % - אחוז בחירה קבוע,
ש WG- קצב זרימת עבודה של באר גז,
ש SLE- קצב הזרימה של באר גז זורם.
שנחשב למשטר הטכנולוגי הרציונלי היחיד להפעלת בארות גז, משטרים טכנולוגיים חדשים הוכחו והוכנסו לפרקטיקה של התכנון. אלה כוללים אופנים של שמירה על שיפוע לחץ מרבי מרבי קבוע בתחתית הבאר או נסיגה מתמדת במקרה של יציבות מאגר לא מספקת, אופן הגבלת קצב זרימת מים נטול מים של בארות גז בנוכחות מים תחתית.
מחקרים על סינון גז לבארות לא מושלמות בתנאים של הפרה של חוק דארסי הובילו ליצירה ויישום נרחב של שיטה חדשה לעיבוד ופרשנות של תוצאות מחקר בארות גז. ובכן שיטות מחקר הופיעו במשטרי סינון גז לא נייחים.
כתוצאה מביצוע מספר פרויקטים לפיתוח שדות גז, נצבר ניסיון רב ביישום משולב של שיטות גיאולוגיה, גיאופיזיקה, גז הידרודינמיקה תת-קרקעית וכלכלה מגזרית.
על בסיס מחקרים גיאולוגיים וגיאופיזיים, נקבע המבנה הגיאולוגי של מרבץ הגז, נוצר רעיון של מערכת לחץ המים היווצרות, המשטר האפשרי של מרבץ הגז. פרמטרי המאגר נקבעים על פי נתוני בדיקת באר.
כתוצאה מחישובי גז-הידרודינמי, השינוי בזמן של המספר הנדרש של בארות נקבע למילוי תוכנית הפקת הגז. בהתבסס על ניתוח אינדיקטורים טכניים וכלכליים של אפשרויות פיתוח שונות, נבחר הטוב שבהם.
בתחילת שנות ה-60, תורת התכנון והפיתוח של שדות גז טבעי נכנסה לשלב הרביעי של פיתוחה. מאפיין של שלב זה הוא היישום המורכב בפרקטיקה של תכנון, ניתוח וקביעת סיכויי פיתוח, תחומי גז ועיבוי גז של שיטות גיאולוגיה, גיאופיזיקה, כולל גיאופיזיקה גרעינית, הידרודינמיקה של גז תת-קרקעי, ציוד לייצור גז וטכנולוגיה, יש רצון להשתמש ביכולות של מחשוב אלקטרוני מודרני במהירות גבוהה ומכונות אנלוגיות. יחד עם זאת, המשימה העיקרית היא למצוא, בעזרת מחשב, אפשרות כזו לפיתוח שדה גז (עיבוי גז) וסידור השדה, שיובדל במדדים טכניים וכלכליים מיטביים. .
מאזן החומר הוא הבסיס לכל החישובים הטכנולוגיים. על פי מאזן החומרים נקבעים הממדים ומספר המכשירים הדרושים, צריכת חומרי גלם ומוצרי עזר, מחושבים מקדמי הצריכה לחומרי גלם ומזהים פסולת ייצור.
מאזן החומרים הוא ביטוי ממשי לחוק שימור המסה כפי שהוחל בתהליך הכימי-טכנולוגי: מסת החומרים המסופקים לפעולה הטכנולוגית (הכנסה) שווה למסת החומרים המתקבלת בפעולה זו (הוצאה), שנכתב כמשוואת איזון Σm זרימה = Σm צריכה.
סעיפי ההכנסה וההוצאה במאזן החומרים הם מסות הרכיב השימושי של חומרי הגלם (מ' 1), זיהומים בחומרי גלם (מ' 2), תוצר המטרה (מ' 3), תוצרי לוואי (מ' 4), ייצור. פסולת (מ 5) והפסדים (מ 6) שהתקבלו בייצור או עבור פעולה זו:
m 1 + m 2 \u003d m 3 + m 4 + m 5 + m 6
מאזן החומר נערך ליחידת זמן (שעה), ליחידת תפוקה, לזרימת ייצור או לכושר ייצור בכללותו.
טבלת איזון החומרים לתהליכים מתמשכים ממוקמת בתרשים הזרימה בתחתית או על גיליונות נפרדים בצורה הבאה:
טבלה 3.1 - איזון חומרים של תהליך מתמשך
הָהֵן. עבור כל זרימה מצוין ההרכב שלה, הצריכה בק"ג/שעה ו-Nm 3/h. מספרי חוטים מסומנים על התוכנית הטכנולוגית.
עבור תהליכים תקופתיים, מאזן החומרים מורכב בצורה של טבלה 3.2.
טבלה 3.2 - איזון חומרים של תהליך אצווה
בהתבסס על מאזן החומרים הכולל של הייצור, נקבעים מקדמי הצריכה של חומרי גלם וחומרי עזר, הנחוצים להערכת היעילות הכלכלית של הייצור. מקדמי הצריכה של חומרי גלם וחומרי עזר צריכים להתבצע בצורה של טבלה 3.3.
טבלה 3.3 - מקדמי צריכה של חומרי גלם וחומרי עזר
בעת עריכת יתרות חומרים, ניתן להגדיר את הכמויות הבאות כנתונים ראשוניים.
1. פריון שנתי של המוצר המוגמר ב-t/שנה, אותו יש להמיר לק"ג/שעה לצורך חישוב (בהתחשב במספר שעות הפעילות בפועל של המפעל בשנה).
2. הרכב חומר ההזנה והמוצר המוגמר. אם לחומר הגלם הרכב מורכב מאוד, אז ניתן לקחת הרכב מותנה, אך די מוגדר לחישוב איזון החומרים. על פי ההרכב המאומץ של חומר הגלם מחושב הרכב תוצרי התגובה.
3. פרמטרים טכנולוגיים עיקריים (טמפרטורה, לחץ, יחס מולרי או מסה בין הריאגנטים), נתונים על המרה וסלקטיביות. ניתן להניח המרה וסלקטיביות בהתבסס על נתוני ספרות, ייצור או מעבדה.
4. הפסדים בכל שלב בתהליך. הפסדים טכנולוגיים נובעים מהסחף של חלק מתוצרי התגובה עם גזים או עם זרמי פלט עקב פירוק חלקי, מיצוי לא שלם בתהליכי העברת מסה (ספיגה, מיצוי, תיקון וכו'). הפסדים אלו נקבעים או שהערכים שלהם נחשפים בפרקטיקה של הייצור. אם הפרויקט כולל תהליכים והתקנים חדשים, יש צורך לבצע חישוב ראשוני של תהליכים אלה על מנת למצוא את הערכים המצוינים.
כל הנתונים החסרים לעריכת מאזן החומרים נמצאים בחישוב, על בסיס חוקי התהליכים הכימיים והטכנולוגיים.
בעת ביצוע חישובים להרכבת מאזני חומרים, יש צורך להבין בבירור את מהות התהליכים המתרחשים בשלבים שונים במנגנון מסוים. רצוי לפעול לפי הסדר הבא:
1. ערכו תרשים זרימה של התהליך (ללא ציוד עזר - משאבות, מדחסים וכו') עם יישום כל המכשירים בהם מתרחשים שינויים בהרכב ובגודל זרימות החומר.
2. חבר את משוואות התגובות הכימיות המתרחשות בכל אחד מהמכשירים שבהם מתרחשת טרנספורמציה כימית. על בסיסם, אם ידועים הכמות וההרכב של הזרמים היוצאים מהמכשיר, ניתן לחשב את הכמות הנדרשת של מוצרים ראשוניים. ולהיפך, אם ההרכב והכמות של התוצרים הראשוניים ידועים, אזי ידיעת ההמרה והסלקטיביות של התהליך, אפשר לחשב את ההרכב וכמות הזרימה היוצאת מיחידת התגובה.
3. הכנס לתרשים את כל הנתונים המספריים הידועים על ההרכב הכמותי והאיכותי של הזרימות.
4. קבע אילו כמויות חסרות ייקבעו בחישוב, וגלה אילו קשרים מתמטיים יש לערוך כדי למצוא את הכמויות הלא ידועות.
5. לאחר כל הקשרים הדרושים בין כמויות ידועות ובלתי ידועות, כמו גם נתוני ההתייחסות הדרושים, המשך ישירות לחישוב יתרות החומר.
להלן הנוהל לחישוב מאזן החומר למקרים הנפוצים ביותר.
דוגמה 1ידוע:
─ פרודוקטיביות של המוצר המוגמר, t/שנה;
─ איכות חומרי הגלם והרכב המוצר המוגמר, % wt;
─ מידת המיצוי או התפוקה של המוצר המוגמר בכל שלבי התהליך;
─ הרכבים של כל הזרמים היוצאים מיחידות הייצור.
במקרה זה, מאזן החומרים מורכב ברצף הבא:
1. נקבעת תכולת רכיב המטרה ושאר זיהומים במוצר המוגמר (ק"ג/שעה).
2. לדעת את אובדן תוצר המטרה בכל שלב (P i), קבע איזו כמות של רכיב המטרה צריכה להיות מכילה במסת התגובה הראשונית:
עם ר.מ. = С pr (100 + Σ % Р i),
שבו С r.m. ─ התוכן של רכיב המטרה במסת התגובה הראשונית;
% P i ─ חלק ההפסד של רכיב המטרה בכל שלב;
פ─ מספר שלבי תהליך.
דוגמה 2ידוע:
─ פרודוקטיביות של המוצר המוגמר בשנה/ת;
─ אינדיקטורים לתהליכים ─ סלקטיביות, המרה, יחס מרכיבים ראשוניים;
─ הרכב חומר הזנה.
במקרה זה, זה נוח לחשב את מאזן החומר עבור
1000 ק"ג חומרי גלם מעובדים. החישוב נעשה ברצף הבא:
1. בהתבסס על הנתונים על הרכב חומרי הגלם, המרה, סלקטיביות, היחס בין הריאגנטים הראשוניים, משוואות התגובה קובעות את הרכב וגודל הזרימה של מסת התגובה.
2. מתבצעים חישובים לקביעת כמות הזרימות הנכנסות והיוצאות מהמכשיר, תוך התחשבות בתכולת מוצר היעד בזרימות היוצאות.
3. קבעו את התשואה של המוצר המוגמר לכל 1000 ק"ג של חומרי גלם מעובדים. אז מקדם ההמרה עבור הפרודוקטיביות הנתונה עבור המוצר המוגמר נקבע על ידי הנוסחה:
איפה ש─ הפרודוקטיביות הנתונה עבור המוצר המוגמר;
ש─ כמות המוצר המוגמר המתקבל מעיבוד של 1000 ק"ג חומרי גלם.
4. נערך מאזן חומר כללי ומשלב של ייצור תוך התחשבות במקדם ההמרה.
דוגמה 3ידוע:
─ פרודוקטיביות של המוצר המוגמר, התוכן של רכיב היעד שבו;
─ האינדיקטורים העיקריים של התהליך ─ המרה, סלקטיביות, תנאי תהליך, יחסי מרכיבים ראשוניים.
במקרה זה, אין נתונים על מידת המיצוי של המרכיבים העיקריים, הרכב זרימות הביניים בשלבי ההפרדה של תוצרי התגובה.
כדי להרכיב את מאזן החומרים בייצור, נוח לבצע את החישוב עבור 1000 ק"ג של חומרי גלם או אחד המרכיבים הראשוניים ברצף המתואר בדוגמה השנייה.
עם זאת, במקרה זה, על מנת למצוא את ערכי ריכוזי הרכיבים בזרימות ביניים, יש צורך לבצע חישוב ראשוני של המכשירים (מעבה, מפריד, עמודת זיקוק וכו'). לשם כך, נקבעים תנאי ההפעלה של המנגנון (על פי נתוני ייצור או ספרות) ובידיעה של הרכב וכמות הזרם הנכנס למתקן, מחושבים הרכב וכמות הזרם היוצא מהמכשיר ולהיפך. יחד עם זאת, יש צורך לבחור תנאי הפעלה כאלה עבור המנגנון שיבטיחו את מידת המיצוי המקסימלית של הרכיב השימושי, יהיו מועילים כלכלית, ובו בזמן יעמדו בדרישות לאיכות המוצר המוגמר. לתקנים לפליטות לאטמוספירה או למי שפכים.
לפיכך, מאזן החומרים הכולל של הייצור (התקנה) כולל רק את הזרמים הנכנסים ויוצאים מהייצור, ומאזני החומרים של המכשירים כוללים את מאפייני הזרימות הנכנסות והיוצאות של מכשיר זה.
בהסדר ובהערת ההסבר של פרויקט הגמר, בעת עריכת תוצאות חישוב מאזן החומר, יש לתת את כל משוואות התגובות הכימיות המתרחשות בתהליך משוואת התגובות הכימיות ולבצע את החישובים. עליהם מוצגים.
בטכנולוגיית חומר אורגני, נעשה שימוש לעתים קרובות בסכימות זרימת מחזור מחדש. במקרה זה, הכנת איזון החומרים של המתקן הופכת מסובכת יותר. המשימה העיקרית של החישוב עם מחזור חוזר היא לקבוע את התשואה של מוצר היעד ואת סך העומסים של כל מכשיר עבור כמות נתונה של חומרי גלם מעובדים.
הדיאגרמה הפשוטה ביותר של התקנה כזו נראית כך:
I ─ יחידת ערבוב; II ─ בלוק כור; III ─ בלוק להפרדה של תוצרי תגובה.
ש 1─ זרימת חומרי גלם טריים;
ש' 4─ זרימת המוצר המוגמר;
ש' 5─ טיהור גזים;
ש 6─ זרימת מחזור.
איור 3.1 - תכנית התהליך עם מחזור וניפוח חלק מהזרימה
בהתבסס על הפרודוקטיביות הנתונה עבור המוצר המוגמר, תמיד ניתן לקבוע כמה ממנו יש להכיל בזרם ש' 4עוזב את הכור. מנתוני המרה וסלקטיביות, הניתנים במהלך התכנון, ובאמצעות משוואות התגובות הכימיות, ניתן לקבוע את כמות הזרימה. ש 3והרכב המרכיבים שלו (תוכן עיקרי ותוצר לוואי).
הכרת כמות והרכב הזרימה ש 3, אתה יכול לקבוע את כמות והרכב הזרימה ש2באמצעות משוואות של תגובות כימיות. בעת חישוב הזרימה q 2 יש צורך לקחת בחשבון את התוכן של אינרטי בו, שריכוזם נקבע בדרך כלל או מוסדר על סמך שיקולים טכנולוגיים. יש לקחת בחשבון את מספר האינרטים בזרימות עוקבות.
קצב זרימה ש' 4והרכבו נקבעים על פי קיבולת המפעל למוצר המוגמר והדרישות עבורו, אשר, ככלל, נקבעות.
כדי לערוך את מאזן החומרים של המתקן כולו ולקבוע את העומס על מכשירים בודדים, יש צורך לקבוע את כמות הזרימות ש 1,ש' 4,ש 6והרכב זרימה ש' 4,ש 6(מתחם ש 1בדרך כלל מצוין במהלך התכנון או נקבע מאוחר יותר, תוך התחשבות בהמרה ובסלקטיביות של התהליך).
שיטות לערוך וחישוב מאזני חומרים ניתנות בספרות.